高精度容栅式数显力矩扳手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高精度容栅式数显力矩扳手，可以向螺纹紧固件施加设定大小的力矩，并实时跟踪显示施加力矩的大小。
【背景技术】
[0002]到目前为止，绝大多数生产厂家都采用应变体作为其测量力矩的核心元件，容栅式测量方式相比应变式测量方式具有精度高、功耗低的优点，所以在航空航天、精密机械、铁路、兵器等性能要求高的精密机械领域具有广泛应用。特别是绝对式容栅测量技术的应用，可对所设置的原点位置进行持续跟踪，避免丢数，不必进行清零、校零操作。由于每一个位置都具有绝对坐标，使误差的软件修正成为可能，为制造高精度的数显力矩扳手提供了技术基础。
[0003]数显力矩扳手受环境因素影响较大，所以每把扳手在出厂前都需要手动调整力臂长度校正精度，这极大地降低了生产效率，而且扳手使用一段时间后需要重新调整力臂，手动修正时间较长，产生较多的维修成本；加之，机械结构调节方式存在调节范围小、调节结果不能与实际的误差曲线重合，导致总体误差偏大。本发明在传统的精密机械扳手技术基础上，采用微处理器编程技术，用软件拟合出误差曲线并用误差修正功能提高系统测量精度，既保证系统精度达到I级标准，又可以省去结构调节力臂的机械修正方式，提高生产效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是设计一种带数据自动修正功能的高精度容栅式数显力矩扳手。具有高精度、高生产效率、低功耗等优点。
[0005]本发明的目的可通过如下措施来实现:
[0006]一种高精度容栅式数显力矩扳手，它包括:力矩传感器、加力杆、数显组件、扳手手柄。其中，力矩传感器将力矩量转化为容栅传感器的相对位移量。数显组件内有三层电路板，负责将弹性体形变量转换为数字信号，在液晶屏上显示，并定义各种功能。扳手手柄处以防护套包裹，防止扳手掉落损坏，影响使用。
[0007]其中:
[0008]所述的力矩传感器包括固定元件和可动元件，可动元件包括方榫、弹性体、转接座、主栅摆杆、主栅定位片以及定位片正下方的主栅；固定元件为副栅摆杆以及末端连接的位于主栅正下方的副栅。主栅以电容耦合的方式耦合到所述的副栅并且相对于副栅可以相对运动，力矩传感器就是将弹性体的形变量通过主栅摆动杆传递到副栅，主栅相对于副栅产生相对位置移动进而输出模拟电量信号；
[0009]所述的数显组件内部电路板实现扳手的所有电气功能。数显组件内置三块电路板，由下而上分别为容栅传感器主栅、容栅传感器副栅、功能板。容栅传感器将扭力转变成电信号，并通过位于主栅电路板上的绝对容栅测量专用芯片处理成数字信号送到液晶屏上显示。该数字信号同时传输到位于功能板上的微处理器进行处理，定义扳手的各项功能。
[0010]所述的容栅式位移传感器采用的是绝对容栅测量方式，传统相对式容栅传感器采用细测数+节距数的位移测量方法，只能进行相对位移测量无法精确定位传感器位置。本发明采用的绝对式容栅传感器，在保留细测的基础上，增加了粗测、中测2条码道，分别对位移进行粗大精度、中等精度、精确精度的测量，实现了位移的绝对测量，可精确定位传感器位置，这为误差修正提供了可能。
[0011]所述的高精度容栅式数显力矩扳手在手动调整无法达到I级精度的情况下，通过使用数显组件中功能板上的微处理器做软件修正，使显示结果达到精度要求。
[0012]所述的高精度容栅式数显力矩扳手的数显组件中功能板上具有外部存储器，可以存储测量数据供后续的使用。另外，测量数据也可以通过无线数传模块将容栅传感器输出的数字信号转换成标准数据包，通过扳手内部的天线远距离传输到电脑上进行显示。
[0013]所述的高精度容栅式数显力矩扳手除了最基本的力矩测量功能外，还具有多种报警(如限力报警，超量程报警和低电压报警等)、数据接口、无线传输以及自动关机的功能。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的内部结构图
[0015]图2是本发明的电气原理图
[0016]图3是本发明的正面俯视图
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，图1为本发明的内部结构图，扳手由方榫(101)、弹性体(102)、主栅转接座(103)、主栅摆杆(104)、主栅传感器(105)、限位框(106)、副栅摆杆(107)、副栅(108)、副栅托架(I 09)、软线(110)、功能板(111)。弹性体(102)与螺纹紧固件相扣的部分为方榫(101)，方榫(101)与主栅摆杆(104)通过转接座(103)连接，主栅传感器(105)由螺母连接在主栅摆杆(104)上；副栅摆杆(107)固定在弹性体(102)上，主栅传感器(105)与副栅(108)相对夹于副栅托架(109)与限位框(106)之间。副栅(108)与功能板(111)之间通过软线(110)连接。在加力过程中，将方榫(101)与螺纹紧固件以自锁紧的方式固定，在手柄处加力使弹性体发生形变，使通过主栅转接座(103)与弹性体(102)连接的主栅摆杆(104)相对于副栅摆杆(107)产生一个角度，该角度经过放大作用于主、副栅。用直线位移近似等效主、副栅相对运动形成的弧度。
[0018]如图2所示，图2为本发明的电气原理图。由力矩传感器(201)的相对移动等效得到的直线位移通过绝对式容栅位移传感器(202)形成电信号并进一步转化为数字信号，该数字信号通过软线由主栅传输到数显组件功能板上的微处理器(203)进行数字信号处理。微处理器是功能板的主要控制元件，其定义了声光报警功能(204)、功能按键(205)，控制测量值的液晶屏显示(206)、外部数据存储器(207)，管理数据接口(208)以及无线传输模块(209)。
[0019]如图2所示，扳手的容栅传感器采用的绝对容栅测量技术，在保留细测的基础上，增加了粗测、中测2条码道，分别对位移进行粗大精度、中等精度、精确精度的测量，实现了位移的绝对测量，可精确定位传感器位置，这为误差修正提供了可能。由专用的绝对容栅测量集成芯片中的驱动信号发生器输出粗、中、细波长信号，这些信号由负变到正的过零点与预先设定的相位零点之间的时间差就是被测位置在相应波长内的位移。当被测位置在粗、中、细波长内的位移确定以后，被测位置也就随之确定。经专用的绝对容栅测量集成芯片根据这三个电信号产生的波形计算出绝对位置并转换为数字信号，该数字信号通过软线传输给位于功能板的微处理器，显示及定义各个按键的功能与声光报警。
[0020]如图2所示，测量的软件修正也是由微处理器完成的。在扳手出厂校正过程中，首先采用手动校正的方法，尽量使扳手精度达到精度要求，当通过手动校正无法实现一级精度要求时，通过软件修正。过程为:通过手动校准模拟误差曲线，得到测量值与标准值之间的固定线性关系，在位于功能板上的微处理器中预留绑定选项，将此线性关系通过手动设置绑定选项并存入该微处理器中，当容栅传感器将数字信号传输到微处理器后，自动对数据进行处理，最后在液晶屏上显示出修正后数据值，实现一级精度要求的目的。
[0021]如图2所示，测量结果的传输方式有无线传输、有线传输两种。既可以先通过外部存储器存储，然后经数据接口传输到电脑上，也可以通过无线模块传输到电脑上。其中，夕卜部存储器的工作方式为:工作